Материал: Фрейманис, Я. Ф. Химия енаминокетонов, енаминоиминов, енаминотионов

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

2. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ с р е д ы н а р е а к ц и о н н у ю с п о с о б н о с т ь

17Т

Т а б л и ц а

33

ЭНЕРГИИ

ЛОКАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬ­

 

 

НОЙ РЕАКЦИИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ACCO-

 

 

ЦИАТОВ

АВК ИЛИ

АВИ В ЕДИНИЦАХ 30

С вободны е

 

- H N —Х = А -

- H N —

= А -

А томы

молекулы

 

енамина

3,1328

 

2,7822

2,7678

3,1454

N,

2,7480

 

2,8390

2,7648

2,8200

с2

2,2730

 

2,2422

2,2160

2,2970

с 3

3,4412

 

3,2254

3,3054

3,3594

04

-2,7266

 

-2,8240

-2,7504

-2,8612

О* (А)

3,1054

 

2,7546

2,8428

3,1210

Ni

2,5418

 

2,6532

2,6598

2,6384

с2

2,2430

 

2,2060

2,2872

2,2650

С 3

3,0266

 

3,2852

3,1434

3,3154

с4

-0,2068

 

-0,1534

-0,1534

0,0823

N.(A)

личных типов водородной связи между енамином и протоген-, ным или протофильным растворителем [85, 88, 90] либо равно­ ценных дипольных ассоциатов (см. с. 104).

В рамках метода ЛКАО—МОХ ассоциация может быть уч­ тена путем увеличения или уменьшения на 0,2 р0 кулоновского интеграла для протоноакцепторного или донорного гетеро­ атома енамина соответственно. С такими параметрами рассчи­ таны энергии локализации различных ассоциатов АВК и АВИ...

Полученные расчетные энергии локализации сведены в таб­ лицу 33.

Свободной молекуле енамина соответствует транс-э-транс-, Tpanc-s-цис- или цис-э-транс-ориентированное соединение в инер­

тной среде. Ассоциату •••HNi—Сг=Сз—С4=А--- соответствуют соединения, существующие, независимо от типа среды, в виде внут­ римолекулярных ассоциатов, или же любой енамин в таких сре­ дах, как вода, спирты, карбоновые кислоты (в меньшей степени) или формамид. Ассоциату ••■Н—N соответствуют растворы енаминов в кетонах, эфирах, диметилформамиде, пиридине, ацето­ нитриле. Наконец, ассоциату =А--- соответствуют енамины в карбоновых кислотах, хлороформе, аминах или спиртах, причем образование таких ассоциатов наиболее вероятно с Ы,К-диза- мещенными АВК. Оказалось, что избирательность нуклеофиль­ ного и радикального замещения в л-приближении практически не должна зависеть от типа ассоциации. При этом даже па­ раллельно меняются энергии локализации различных электро­ фильных или радикалофильных центров енаминов.

Существенные изменения реакционной способности енаминов. должны возникать только при электрофильном варианте взаи­ модействия.

1 2 - 1 1 4 6

178 ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКНТОНОВ

Из таблицы 33 видно, что при прочих равных условиях ассо­ циация АВК и АВИ при помощи водородной связи •••H N — наиболее способствует реакции по атому Ni. Этот вывод в опыте находит свое подтверждение в том, что в действитель­ ности АВ.К имеют не два (см. с. 175), а три реакционных центра электрофильного замещения (см. раздел 3 настоящей главы) и могут реагировать как по атомам кислорода и угле­ рода С3, так и по азоту.

Конечно, истинное направление реакции зависит и от многих других факторов, например от свойств реагента, стерических ус­ ловий вблизи реакционного центра и т. д. Поэтому несовпаде­ ние опытных данных с этими прогнозами лишь указывает на большую сложность процесса, чем это возможно учесть при та­ ком сравнительно грубом расчете. Изменение сравнительной ре­ акционной способности АВИ при ассоциации пока эксперимен­ тально не может быть проверено. Для этого требуется енамин с меткой на одном атоме азота.

Ионизация молекул. В сильнокислой или сильноосновной

среде енамины могут образовывать сопряженные катионы или анионы (табл. 34). Тогда под влиянием простого кулоновского взаимодействия частиц можно ожидать замедления реакций электрофильного замещения типа «катион—катион» и нуклео­ фильного — типа «анион—анион».

В этом случае квантовохимическое вычисление энергий лока­ лизации представляет определенные трудности. Главной из них является выбор кулоновского интеграла гетероатома. Дело в том, что сопряжение мешает заранее оценить заряд на кисло­ роде или азоте. Поэтому расчет различных молекул в данном случае дает несравнимые между собой результаты, из которых можно получить лишь некоторую информацию об -изменении

•сравнительной реакционной способности атомов внутри одной молекулы енамина.

Единственно возможным вариантом расчета является вычис­ ление энергий локализации для той граничной мезомерной формы иона, вклад которой должен быть наибольшим судя по сравнительной электроотрицательности атомов азота, кислорода и серы. Эти формы, наряду с вычисленными энергиями лока­ лизации электрофильного и нуклеофильного замещения (в еди­ ницах р0)> представлены в таблице 34. При расчете ионов па­ раметры а и р (или h, k) частично взяты из таблицы 2; кроме того, для анионов 4,5 Ю -:=0,5; hNs = 0,4; /гС-о = 0,8; AiC- n = 0,8

[177]. В случае ионов 4, 5 энергии «локализации» енамина при взаимодействии электрофильного агента по концевым гетеро­ атомам могут быть выражены как разницы суммарных я-элект- ронных энергий ионизированного и деионизированного состоя­ ний молекулы. Например, при присоединении протона к иону 4

2. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ

СРЕДЫ

НА РЕАКЦИОННУЮ

СПОСОБНОСТЬ

179

Т а б л и ц а

34

РАСЧЕТНАЯ

РЕАКЦИОННАЯ

СПОСОБ­

 

 

 

 

НОСТЬ ИОНИЗИРОВАННЫХ ЕНАМИНОВ

 

Реа-

 

 

Энергия локализации, в единицах р0

 

и/п

гент

 

 

 

 

®В

Ф N

■-:С-------------

с --■

С------------

ОН

 

 

4,6232

3,2888

2,5540

3,0436

4,3068

 

 

©В

 

 

4,4904

1,4470

2,7624

1,7112

4,4768

 

 

 

 

 

 

( N .............

С -:..........

С - ........

С .........

- - N) Ф

 

2

©В

2,7194

2,9504

2,0396

2,9504

2,7194

 

 

©В

3,2636

2,0386

3,1328

2,0386

3,2636

 

 

 

 

3

фв

Ф N

С-----------

С ——

С------------

SH

 

4,6078

2,9453

2,5380

2,8648

2,2068

 

©в

 

 

4,5014

1,4556

'2,7834

1,5324

2,4480

 

 

 

 

4

 

N

- С-----------

С = ■--

С------------

ОФ

 

©в

1J610

2,9112

Ц7890

2,6864

1,9322

 

 

2,7454

2,4752

3,2890

2,1512

2,6538

 

 

 

 

5

©В

 

(N .............

С ................

С...............

С—

 

 

1,6694

2,7578

1,7178

2,7578

1,6694

 

©В

 

 

2,5964

’ 2,3640

3,3100

2,3640

2,5964

 

 

 

 

 

Подчеркнуты

значения энергий тех

атомов, по кото­

 

рым ожидается реакция замещения электрофильным (ФВ)

 

или нуклеофильным

( ©В) реагентом.

 

 

 

может образоваться АВК или р-оксивинилимин; протонирова­ ние иона 5 приводит к образованию АВИ.

Данные, сгруппированные в таблице 34, показывают, что при образовании катионов 1, 3 и, частично, 2 должна уменьшаться реакционная способность гетероатомов. При этом отрицатель­ ный заряд имеется только на центральном атоме углерода пентад [177], вследствие чего этот атом является наиболее ве­ роятным реакционным центром при взаимодействии катионов с электрофильными агентами. Кроме того, при образовании ка­ тионов усиливается альтернация зарядов и энергий локализа­ ции ~L на атомах характеристических пентад енаминов. Исходя

из этого можно ожидать, что в катионах увеличатся избира­ тельность и скорость взаимодействия с нуклеофильными реа­ гентами. В анионах 4, 5 основным центром электрофильной атаки реагента являются гетероатомы систем. Интересно, что в анионе АВК (4) существенно увеличивается реакционная способность атома азота по сравнению с атомом кислорода.

12*

180

ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ

 

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

РЕАКЦИИ С ЭЛЕКТРОФИЛЬНЫМИ РЕАГЕНТАМИ '

В первую очередь рассмотрим наиболее изученные виды взаи­ модействия — алкилирование, ацилирование, галогенирование, нитрование, нитрозирование и солеобразование. Лишь вкратце упомянем немногочисленные исследования по реакциям азосоче­ тания, Манниха и некоторым другим превращениям енаминов.

АЛКИЛИРОВАНИЕ

$-Ами,новинилкетоны. По алкилированию АВК накоплен об­

ширный литературный материал (см. обзоры [231, 505]). В качестве реагентов обычно используются галоидные алкилы, диалкилсульфаты, фтороборат триэтилоксония. Приводим схему реакции. В литературе отмечается, что направление реакции за­

висит

от стерических [187, 246, 590,

620] или других [69,

187,

590]

свойств субстрата и природы

галоидного алкила

[590,

620]. Все же имеющиеся данные позволяют сделать определен­ ные заключения.

 

N!

,СЧ

&

 

 

V I IRI

 

ЧС ^ С|

1

 

 

Ri4

i i

i

4

1 1 1

>N -C =C -C =0

© )N = C -C -C = 0

© N = C -C = C -O R

IV

R,=H

I*

V

R,X

Ж

 

 

0 = C -C -C = J D

 

 

 

 

R

Vfi

 

 

Гак, если реакция проводится в среде самого алкилирующего агента или же в инертной среде, то, согласно сказанному выше, алкилирование протекает с образованием соединений IV—-VI,

причем идет либо по среднему атому углерода

[77,

422,

586,

620, 688], либо по кислороду [69, 139, 179, 196,

264,

418,

426,

482, 590, 611, 616, 619, 760]. В последнем случае реакция может протекать через семичленный активированный комплекс [69].

На С-алкилирование указывает и образование в качестве ко­

нечного

продукта

С-алкилированного р-дикетона VII [77, 80,

98, 361,

364, 422,

586, 688] вследствие быстрого гидролиза

соли V.

 

 

Дюга с соавт. и Валента с соавт. [418, 760], изучая влияние среды и стерических факторов на ход алкилирования АВК, на­ шли, что независимо от характера среды трянс-фиксированные

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/158546